Vědci poprvé zaznamenali gravitační vlny sloučením dvou neutronových hvězd - superdense objektů s hmotou našeho Slunce a velikostí Moskvy. Výsledné roztržení gama paprskem a kilonova roztržení bylo pozorováno asi 70 pozemními a kosmickými observatořími - byli schopni vidět proces syntézy těžkých prvků, včetně zlata a platiny, předpovídaný teoretiky, a potvrdit správnost hypotéz o povaze záhadných krátkých gama paprsků, uvedla tisková služba spolupráce. LIGO / Panna, Evropská jižní observatoř a observatoř Los Cumbres. Pozorovací výsledky mohou vrhnout světlo na tajemství struktury neutronových hvězd a formování těžkých prvků ve vesmíru.
Ráno 17. srpna 2017 (v 8:41 hodin ráno na východním pobřeží USA, když to bylo v Moskvě 15:41), automatické systémy na jednom ze dvou detektorů observatoře gravitační vlny LIGO zaregistrovaly příchod gravitační vlny z vesmíru. Signál obdržel označení GW170817, bylo to páté, co byly gravitační vlny detekovány od roku 2015, protože byly poprvé zaznamenány. Jen před třemi dny observatoř LIGO poprvé „zaslechla“gravitační vlnu spolu s evropským projektem Panna.
Tentokrát, jen dvě sekundy po gravitační události, však Fermiho vesmírný dalekohled detekoval výbuch gama paprsků na jižní obloze. Téměř ve stejnou chvíli došlo k vypuknutí evropsko-ruské vesmírné observatoře INTEGRAL.
Automatické systémy analýzy dat observatoře LIGO dospěly k závěru, že shoda těchto dvou událostí je extrémně nepravděpodobná. Při hledání dalších informací bylo zjištěno, že gravitační vlnu viděl druhý detektor LIGO i Evropská gravitační observatoř Panna. Astronomové z celého světa byli upozorněni na hon na zdroj gravitačních vln a výbuchů gama paprsků, začalo mnoho observatoří, včetně Evropské jižní observatoře a Hubbleovho vesmírného dalekohledu.
Změna jasu a barvy kilonova po výbuchu.
Úkol nebyl snadný - kombinovaná data LIGO / Virgo, Fermi a INTEGRAL umožnila nastínit plochu 35 čtverečních stupňů - jedná se o přibližnou oblast několika stovek lunárních disků. Jen o 11 hodin později pořídil malý dalekohled Swope s metrovým zrcadlem v Chile první snímek údajného zdroje - vypadal jako velmi jasná hvězda vedle eliptické galaxie NGC 4993 v souhvězdí Hydra. Během následujících pěti dnů jas zdroje klesl 20krát a barva se postupně změnila z modré na červenou. Po celou tu dobu byl objekt pozorován mnoha dalekohledy v rozsahu od rentgenového po infračervený, až do září byla galaxie příliš blízko Slunce a stala se nepřístupnou pro pozorování.
Vědci dospěli k závěru, že zdroj ohniska byl umístěn v galaxii NGC 4993 ve vzdálenosti asi 130 milionů světelných let od Země. Je to neuvěřitelně blízko, až k dnešnímu dni k nám přišly gravitační vlny ze vzdálenosti miliard světelných let. Díky této blízkosti jsme je mohli slyšet. Zdrojem vlny bylo sloučení dvou objektů s hmotami v rozsahu od 1,1 do 1,6 sluneční hmoty - mohly to být pouze neutronové hvězdy.
Fotografie zdroje gravitačních vln - NGC 4993, s bleskem uprostřed.
Propagační video:
Samotný výbuch „zněl“po velmi dlouhou dobu - asi 100 sekund, sloučení černých děr vyvolalo prasknutí trvající zlomek sekundy. Dvojice neutronových hvězd se točila kolem společného středu hmoty, postupně ztrácí energii ve formě gravitačních vln a sbíhají se. Když se vzdálenost mezi nimi zmenšila na 300 kilometrů, gravitační vlny se staly dostatečně silnými, aby zasáhly zónu citlivosti gravitačních detektorů LIGO / Panna. Když se dvě neutronové hvězdy sloučí do jednoho kompaktního objektu (neutronová hvězda nebo černá díra), dojde k silnému výbuchu gama záření.
Astronomové nazývají takové gama záblesky krátké gama záblesky, gama dalekohledy je zaznamenávají přibližně jednou týdně. Pokud je povaha dlouhých GRB srozumitelnější (jejich zdrojem jsou výbuchy supernovy), nedošlo ke shodě ohledně zdrojů krátkých dávek. Existovala hypotéza, že jsou vytvářeny sloučením neutronových hvězd.
Nyní vědci dokázali tuto hypotézu potvrdit poprvé, protože díky gravitačním vlnám známe hmotnost sloučených složek, což dokazuje, že se jedná o přesně neutronové hvězdy.
"Po celá desetiletí jsme měli podezření, že krátké GRB generují fúze neutronových hvězd." Nyní díky datům LIGO a Virgo o této události máme odpověď. Gravitační vlny nám říkají, že sloučené objekty měly masy odpovídající neutronovým hvězdám a výbuch gama paprsků nám říká, že tyto objekty by těžko mohly být černé díry, protože kolize černých děr by neměla vytvářet záření, “říká Julie McEnery, projektová referentka ve Fermi Center. kosmický let NASA jménem Goddard.
Navíc astronomové poprvé obdrželi jednoznačné potvrzení o existenci kilon (nebo „makronových“) světlic, které jsou asi 1000krát silnější než konvenční nové světlice. Teoretici předpovídali, že kilonovy mohou vzniknout spojením neutronových hvězd nebo neutronových hvězd a černé díry.
Toto spouští syntézu těžkých prvků, založenou na zachycení neutronů jádry (r-proces), v důsledku čehož se mnoho těžkých prvků, jako je zlato, platina nebo uran, objevilo ve vesmíru.
Podle vědců může při jedné explozi kilonova dojít k obrovskému množství zlata - až desetinásobku hmotnosti Měsíce. Až dosud byla pozorována pouze jedna událost, která mohla být explozí kilonova.
Nyní mohli astronomové poprvé pozorovat nejen narození kilonova, ale také produkty jeho „práce“. Spektra získaná pomocí dalekohledů Hubble a VLT (Very Large Telescope) ukázala přítomnost cesia, telluru, zlata, platiny a dalších těžkých prvků vytvořených sloučením neutronových hvězd.
"Dosud získaná data jsou ve shodě s teorií." Toto je triumf pro teoretiky, potvrzení absolutní reality událostí zaznamenaných LIGO a VIrgo a pozoruhodný úspěch pro ESO k získání takových pozorování kilonova, “říká Stefano Covino, první autor článku v Nature Astronomy.
Vědci zatím nemají odpověď na otázku, co zbylo po sloučení neutronových hvězd - může to být buď černá díra, nebo nová neutronová hvězda, navíc není zcela jasné, proč prasknutí gama paprsků bylo relativně slabé.
Gravitační vlny jsou vlny oscilace geometrie časoprostoru, jejichž existence byla předpovězena obecnou teorií relativity. Spolupráce LIGO poprvé oznámila svou spolehlivou detekci v únoru 2016 - 100 let po Einsteinově předpovědi.
Alexander Voytyuk